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1.1 El espacio: el Universo y la teoría del Big Bang
1.2 Principales cuerpos celestes
1.2.1 Astro
1.2.2 Estrella
1.2.3 Planeta
1.2.4 Planetoide
1.2.5 Satélite
1.2.6 Cometa
1.2.7 Meteorito
1.2.8 Asteroide
1.3 Las galaxias y sus tipos
1.4 La Vía Láctea. El sistema solar
1.5 El Sol
1.5.1Los planetas del Sistema Solar
1.6 La Tierra
1.6.1Movimientos de la Tierra
1.6.2 Características de la Tierra
1.6.3 La atmósfera terrestre
1.6.4 Composición de la Tierra
1.6.5 Husos horarios y cambio de horas
1.7 La Luna. Satélite de la Tierra
1.7.1 Eclipses
1.8 La esfera celeste
1.9 Puntos cardinales
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1.1 El espacio: el Universo y la teoría del Big Bang
El Universo está formado por todo lo que existe: materia, energía, espacio y tiempo.
“Universo” quiere decir “todo”. El Universo es inmenso, pero no infinito. No se sabe
exactamente cuál es el tamaño del espacio que ocupa (por lo menos, se extiende 93
mil millones de años luz), aunque la mayor parte del contenido que lo forma es espacio vacío. La inmensa mayoría del Universo es una masa oscura, que no se podemos
observar.
Además, su materia no se reparte de forma equilibrada, sino que hay lugares donde se
concentra: galaxias, estrellas, planetas...
¿Cómo y cuándo se formó el Universo? Hoy en día la teoría más admitida es la del llamado Big Bang (“gran explosión”). Según esta idea científica, hace aproximadamente
entre 13.500 y 15.000 millones de años la materia estaba concentrada en una zona extraordinariamente pequeña, y explotó. La materia salió impulsada con gran energía en
todas direcciones. En ese momento el Universo tenía una densidad y una temperatura
infinitas. Tras la explosión violenta el Universo va perdiendo densidad y temperatura.
Hay una aparente contradicción entre la “edad” y el “tamaño” del Universo. Si su edad
es unos 13.500-15.000 millones de años luz, y nada puede ir más rápido que la velocidad de la luz, ¿cómo se explica que su tamaño sea al menos 93.000 millones de
años-luz? La respuesta es que el espacio puede ampliarse a un ritmo superior al de la
velocidad de la luz.
Pero no podemos pensar en el Big Bang simplemente como la explosión de un punto de
materia en el vacío, porque (aunque cueste imaginarlo) en este punto se hallaban toda
la materia, toda la energía, el espacio y el tiempo. En ese instante no había ni “fuera”
del Universo ni “antes” del Big Bang: el espacio y el tiempo también se expanden al
mismo tiempo que crece el Universo.
Poco a poco, debido a los choques la materia se agrupó en algunos lugares del espacio,
y se formaron las primeras estrellas y las primeras galaxias, a partir de algunas regiones ligeramente más densas en materia, en las que se fueron formando nubes, estrellas, galaxias y el resto de las estructuras astronómicas que actualmente se observan.
Desde el momento del Big Bang el Universo ha seguido evolucionando. Por ejemplo, a
los tres segundos tras la explosión el Universo tenía un tamaño similar al del Sol, y una
temperatura de 10.000.000.000 ºC.
La ciencia sabe qué pasó desde el primer instante tras dicha explosión, pero nada del
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momento anterior a la misma, en el que el Universo tenía un tamaño nulo (momento al
que se denomina “singularidad”).
El astrónomo Edwin Hubble fue uno de los primeros científicos en afirmar que el Universo se está expandiendo: se ha demostrado que todavía en la actualidad las galaxias
se alejan entre sí, en todas direcciones.
El científico George Gamow en 1948 predijo que si se hubiera producido el Big Bang,
se tendría que crear como consecuencia una radiación electromagnética a la que más
tarde se llamó “radiación de fondo de microondas cósmicas” (CMB). Este fenómeno fue
descubierto en los años 1960 y algunos científicos lo presentan como una confirmación
de la teoría del Big Bang.
Una curiosidad: el Universo no tiene centro, y el espacio está curvado. Si una nave espacial viajara millones de años luz en línea recta, acabaría en el lugar desde el que salió
(es como si un viajero anduviese en línea recta, hasta completar la vuelta al mundo)
Además, el Universo no tiene borde, y no existe un “afuera” del Universo.
Pero no todos los puntos del Universo se expanden de igual forma. La Tierra no se esta
expandiendo, al igual que el Sistema Solar, o la Vía Láctea. Por la fuerza de la gravedad
(la que se produce entre las masas de cualquier cuerpo), la Vía Láctea ha cesado su
expansión.
La velocidad a la que se alejan las galaxias es mayor cuanto más lejos se encuentran
del observador (es lo que se conoce como la “ley de Hubble”, en honor al descubridor
de esta ley astrofísica)
El Universo está compuesto por materia interestelar, luz, radiación de fondo y materia
oscura. La materia interestelar está formada por los gases y partículas de polvo que
hay entre las estrellas y las galaxias. La mayor parte de esta materia no es visible, pero
se puede identificar a través de sus efectos gravitatorios (atracción a otros cuerpos). El
elemento más abundante es el Hidrógeno, seguido muy de lejos por el Helio (por cada
1.000 partes de Hidrógeno hay 63 de Helio), Oxígeno, Carbono, Nitrógeno…
Se habla de “materia oscura” para nombrar a un material que no emite ninguna radiación electromagnética. Hoy en día los astrónomos discuten sobre su existencia. Quienes la defienden pretenden dar respuesta al problema de por qué en el Universo se observa menos materia de la que según la teoría debería de encontrarse. Estudiando las
fuerzas en el Universo, se calcula que la materia total es mucha más que la detectada
por nuestros instrumentos.
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La luz se compone de partículas llamadas fotones, que carecen de masa, y viajan a una
velocidad aproximada a 300.000 km/s. Las distancias en el Universo son tan grandes,
que la unidad que se usa es el “año/luz” (es decir, la distancia que, a dicha velocidad,
recorrería un rayo de luz durante un año). Cuando decimos que una estrella se encuentra a 20 años luz de la Tierra, en realidad lo que estamos viendo por el telescopio es lo
que sucedió en dicha estrella hace veinte años.
En el espacio también se observan distintos tipos de radiaciones de alta frecuencia, que
se comportan como partículas y como ondas al mismo tiempo (por ejemplo, los rayos
X).
La historia de la observación del Universo es casi tan antigua como la del hombre. En el
pasado, numerosas civilizaciones creyeron que la posición de los astros podía determinar la suerte de los hombres, lo que llevó a crear sistemas de observación del Universo
primitivos. Ideas religiosas y superstición se mezclaban con estas observaciones. Sin
embargo, la invención del telescopio a principios del siglo XVII supuso un avance fundamental en la capacidad del hombre para explorar el espacio. Junto con las lentes pronto
se combinaron espejos, perfeccionándose los instrumentos de observación y medida de
astros. En nuestros días se construyen telescopios de alta resolución, como el VLT, formado por cuatro telescopios que se encuentran sincronizados, o el telescopio espacial
Hubble (HST), situado en la órbita de la Tierra para evitar que la atmósfera disminuya
la calidad de las imágenes y datos capturados.
No sólo se analiza el espacio a partir de las imágenes recibidas, sino que también se
detectan radiaciones de muy diferentes longitudes de onda, a veces capturadas al mismo tiempo desde distintos observatorios espaciales repartidos en lugares del mundo
alejados entre sí.
La informática, las comunicaciones y otros muchos adelantos técnicos han provocado
un avance fundamental en las últimas décadas en astronomía. Por ejemplo, gracias a
la espectrometría (ciencia que analiza la descomposición de la luz provienente de un
objeto) se puede conocer su composición química.
Muchos de las investigaciones actuales en cosmología pretenden comprender cómo
se formaron las galaxias en el contexto del Big Bang, teoría que es mayoritariamente
admitida.
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La teoría del Big Bang
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Instante
Acontecimiento
0
Sucede el Big Bang. Se crea el tiempo, el espacio y la
energía del Universo actual
10-36 seg
El volumen del universo comienza una muy rápida expansión.
0,001 seg
Una sopa de materia y radiación interaccionan en equilibrio térmico. Temperatura de 1 billón de grados Kelvin
(0º K es el frío absoluto).
100 seg
Protones y electrones forman los primeros átomos de
hidrógeno. Temperatura de 10.000 millones de ºK.
1.000 seg
El universo está compuesto de un 25% de núcleos de
helio y un 75% de hidrógeno.
1 año
La temperatura del Universo es 10 millones de ºK.
500.000 años
A partir de ese momento, la materia puede condensarse
en galaxias y estrellas.
109 años
Aparecen las protogalaxias (primeras concentraciones de
materiales galácticos).
10.000 milllones de años
El Sol y los planetas se condensan a partir de una nube
de gas y polvo.
30.000 milllones de años
La Tierra se ha enfriado y tiene una corteza sólida.
1.2 Principales cuerpos celestes
Vamos a analizar los principales cuerpos celestes que hay en el Universo. Los astrónomos han propuesto distintas categorías en función de las propiedades que tienen dichos
cuerpos.
1.2.1 Astro
Se denomina astro a cualquier cuerpo celeste que tenga una forma definida. Hay que
tener en cuenta que existen infinidad de astros en el Universo.
1.2.2 Estrella
Se considera una estrella a todo cuerpo celeste que brilla emitiendo luz propia. Hay
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que tener en cuenta que aunque veamos la luz proveniente de algunos planetas (como
Marte) u otros astros, en realidad sólo reflejan la luz que les llega de alguna estrella:
ellos no emiten directamente luz.
Estrellas. Fuente: www.astro.puc.cl
Una estrella es una esfera compuesta por gas, que se encuentra a elevadísimas temperaturas, ya que en ella se están permanentemente produciendo reacciones termonucleares (en el Sol, por ejemplo, los átomos de Hidrógeno se “fusionan” o unen para
formar otros más complejos, como los de Helio, liberándose una gigantesca cantidad
de energía, de la que depende la vida en la Tierra).
La energía generada se emite al espacio en forma de radiación electromagnética, neutrinos (partículas más pequeñas que los átomos) y viento estelar.
El número de estrellas es inmenso. A simple vista, en una noche despejada, se pueden observar unas tres mil estrellas, aunque sólo en nuestra Galaxia se encuentran
100.000.000.000 (cien mil millones).
Su origen fue a partir de la condensación de gigantescas nubes de gases y polvo. El
choque de varias nubes, o los cambios de temperatura y presión dentro de alguna de
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ellas, provocaron lo que se llama “colapso gravitacional”, fenómeno consistente en que
las partículas de gas polvo son atraídas hacia su centro propio. Cuando esto sucede,
cada parte de la nube de polvo puede originar una estrella.
Producto de este fenómeno, la temperatura y presión de la nube aumenta progresivamente hasta alcanzar una decena de millones de grados, momento en el que se producen reacciones nucleares en cadena.
Para caracterizar a las estrellas se emplea como medida el brillo de los astros. La unidad con la que se mide el brillo es la “magnitud estelar”, un sistema de medida en el
que se establecen distintas categorías, cada una de las cuales tienen una luz 2,512
veces más brillante que la siguiente. Una estrella de magnitud 1 es 100 veces más
brillante que una de magnitud 6 (el cálculo que hay que hacer sería 2,512 elevado a
la quinta, que es aproximadamente 100 –exactamente 100,022-). Las más brillantes
tienen magnitudes negativas, y sólo una veintena de estrellas han sido medidas con
magnitud igual o inferior a 1.
Estrellas
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1.2.3 Planeta
La palabra “planeta” proviene una griega que significa “errante”, aludiendo al desplazamiento por el espacio de los planetas. Son cuerpos espaciales que no tienen luz propia.
Lo que se observa de los mismos es la luz reflejada de una estrella, alrededor de la cual
dan vueltas en una determinada órbita.
Su composición puede ser muy variada. Puede estar formado por materiales sólidos
(por ejemplo, metales, rocas, hielos, etc.), por una masa de gases o por una mezcla
de ambos.
Planteas de nuestro sistema solar. Fuente: media.photobucket.com
Respecto a su origen, los científicos creen mayoritariamente que los planetas son producto de la condensación de gases y polvo alrededor de una o varias estrellas. Simplificando, podríamos decir que se forman planetas cuando la masa de materia que se ve
atraída es insuficiente como para desencadenar las reacciones nucleares que sí suceden
en las estrellas. Se ha calculado, por ejemplo, que Júpiter, el mayo planeta del Sistema
Solar, tiene sólo una décima parte de la masa que originaría su transformación en una
estrella. Por ejemplo, con una masa cien veces inferior a la de nuestro Sol, ya se podría
desencadenar el proceso que originaría progresivamente una estrella.
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Pero además de estas características que hemos descrito, se consideran planetas a los
cuerpos que superan un determinado volumen. A los cuerpos con menos tamaño se les
denomina asteroides o planetas menores, o si son más pequeños meteoritos o micrometeoritos. Éstos se forman a partir de los restos de otros cuerpos generados en los
sistemas Sol ares, o bien a partir del choque de distintos cuerpos astrales.
Planetas
Fuente: www.jpl.nasa.gov
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1.2.4 Planetoide
Un planetoide es un planeta enano. Tal vez un ejemplo reciente aclare esta noción: a
Plutón, que hasta hace poco tiempo se le había considerado un planeta, desde el año
2006 se le otorgó la categoría de “planetoide”, teniendo en cuenta entre otras propiedades su escaso tamaño respecto a los demás planetas del Sistema Solar, y otra condición que deben cumplir los planetas: haber limpiado de su órbita otros cuerpos celestes
(pasa por el cinturón de Kuiper, donde hay muchos otros cuerpos celestes).
Muchos astrónomos creen que Plutón, que se mueve en una órbita independiente alrededor del Sol, pudo haberse originado como satélite de Neptuno, escapando posteriormente de su órbita.
Planetoide
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1.2.5 Satélite
Los satélites naturales son cuerpos menores del sistema solar que dan vueltas alrededor de los planetas. Algunos planetas tienen numerosos satélites, como sucede con
Saturno y Júpiter, mientras otros carecen de ellos, como es el caso de Venus.
La mayor parte de los satélites del Sistema Solar giran con la misma dirección y sentido
que los planetas que los atraen (de oeste a este), aunque existen algunos casos en los
que no es así: los astrólogos piensan que estos satélites se habían formado fuera del
Sistema Solar, y han sido “capturados” por la atracción de la gravedad.
Satélites
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1.2.6 Cometa
Un cometa es un cuerpo que da vueltas alrededor del Sol u otra estrella, como los planetas, pero en órbitas con forma de elipse muy alargada. Se trata de trozos de hielo de
unos diámetros de pocos kilómetros, que, al pasar en su desplazamiento por un punto
más próximo al Sol, se vuelven gaseosos, dejando grandes cantidades de gas que dan
a su cola un aspecto muy visible en el espacio.
Los científicos están muy interesados en su estudio, porque fueron de los objetos más
antiguos en formarse, y pueden dar información muy importante sobre el nacimiento
de los planetas.
Cometa
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1.2.7 Meteorito
Un meteorito es un fragmento más o menos grande de material que proviene del espacio extraterrestre y cae al suelo. Cuando penetra en la atmósfera, el choque con los
gases crea un efecto.
Algunos cálculos apuntan a que cada año llegan a la Tierra medio millar de meteoritos,
aunque un número importante caen en zonas no habitadas u océanos, por lo que son
muy pocos los que se encuentran.
Su tamaño puede ser muy variable: desde pequeñas rocas a grandes cuerpos, algunos
de los cuales han provocado catástrofes como la que se supone pudo acabar con los
dinosaurios en el planeta.
La mayor parte de los meteoritos se han formado a partir del la desintegración de los
núcleos de los cometas.
Meteorito. Fuente: www.nsf.gov
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1.2.8 Asteroide
Los asteroides son pequeños planetas cuyas dimensiones varían desde una pequeña
roca hasta otros de más de un millar de kilómetros de diámetro. Tienen una superficie
irregular, y no poseen atmósfera. La gran mayoría de los asteroides del Sistema Solar
se encuentran entre las órbitas de Marte y de Júpiter. Como son muy numerosos, si se
sumase su masa total sería la equivalente a la de la Tierra dividida por 2.500.
A veces llega a la Tierra un fragmento de materia extraterrestre. La mayoría se encienden y se desintegran cuando entran en la atmósfera. Son los meteoritos.
Respecto a su formación, existen varias teorías, aunque las más aceptadas son que se
trate de restos de la destrucción de un solo cuerpo celeste, o que algunos asteroides se
formaron desde el origen del Sistema Solar, chocando entre sí hasta forman numerosísimos asteroides más pequeños.
El interés respecto a estos cuerpos también está en que poseen yacimientos de minerales valiosos, que podrían ser aprovechados en un futuro lejano por el hombre.
Asteroide. Fuente: www.astro.washington.edu
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1.3 Las galaxias y sus tipos
Las galaxias son los conjuntos compuestos por miles de millones de estrellas que se
encuentran unidas por la fuerza de atracción (aquella que se produce entre la masa de
dos cuerpos), así como polvo y gases.
Si se observan desde la Tierra, estos conjuntos de estrellas tienen la apariencia de pequeñas nubes de forma de esfera o elipse, y algunas de nubes irregulares.
Un observador, desde la Tierra, puede apreciar a simple vista tres galaxias: Andrómeda, la Pequeña y la Gran Nube de Magallanes (se llaman así porque fueron descritas
por primera vez por el marino portugués Fernando de Magallanes, quien dirigió la primera vuelta al mundo) Las Nubes de Magallanes se encuentran a 200.000 años luz de
distancia de la Tierra. Otros ejemplos de galaxias son Andrómeda, a 2.200.000 años
luz de la Tierra, o El Triángulo, a 2.700.000 años luz. Andrómeda se puede observar
a simple vista, y su apariencia es la de una mancha luminosa de aspecto de nube. Su
tamaño es el doble del de la Via Láctea.
Hay cientos de miles de millones de galaxias, cada una de las cuales puede tener cientos de miles de estrellas y otros astros. En la parte central de la galaxia se concentra
mayor cantidad de estrellas.
Dentro de cada galaxia, las estrellas y astros que la componen se mueven por la atracción de unos de esos cuerpos sobre los otros. Además, el conjunto de la galaxia se
mueve girando alrededor de su centro.
Cada cuerpo de una galaxia se mueve a causa de la atracción de los otros. En general
hay, además, un movimiento más amplio que hace que todo junto gire alrededor del
centro.
El tamaño de las galaxias es muy variado: algunas, como Andrómeda, son gigantes,
mientras otras como la catalogada como M32 son pequeñas. También su forma es muy
dispar: algunas tienen forma plana, otras de lente, espirales (como la Vía Láctea, la
galaxia a la que pertenecen el Sol y la Tierra), con forma de globo, elípticas, etc.
A su vez, varias galaxias pueden formar lo que se denomina “cúmulos de galaxias”.
Se cree que las primeras galaxias se empezaron a formar unos 1.000 millones de años
después del Big Bang. Las galaxias, al igual que las estrellas que las componen, tienen
una “vida”: nacen y, algunas, “mueren”. Sus movimientos pueden provocar, a veces,
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choques violentos, aunque en general, las galaxias se alejan las unas de las otras, como
si fueran puntos dibujados sobre la superficie de un globo que se infla. En los núcleos de
muchas galaxias se detecta una fuerte radiación, lo que indica la posible existencia de
un agujero negro. Un agujero negro es una fuerte concentración de materia, tan densa
que su fuerza de gravedad no deja escapar ni siquiera la luz, y atrae cada vez con más
fuerza astros próximos, que llegan a ser “engullidos” por el agujero, que, así, aumenta
su masa y su fuerza de atracción.
Las galaxias pueden tener distintas formas. En 1930, Hubble realizó una clasificación
de galaxias según la forma general que presentan. Distinguió los siguientes tipos:
elípticas, espirales e irregulares. Los dos primeros tipos son los más frecuentes. Otros
astrónomos señalan otras formas como lenticular (forma de lenteja), o espiral barrada.
Las galaxias elípticas tienen una forma de globo completo, con un centro brillante. Suelen estar formadas por numerosas estrellas viejas, poco gas y polvo, y algunas estrellas de nueva formación. Pueden ser desde gigantes a enanas.
Las galaxias espirales tienen forma de disco achatado, y contienen algunas estrellas
viejas y muchas estrellas jóvenes, bastante gas y polvo.
Las galaxias lenticulares tienen una forma a medio camino entre elípticas y espirales.
Las galaxias irregulares suelen ser enanas, asimétricas, y se suelen situar cerca de galaxias más grandes, y suelen contener grandes cantidades de estrellas jóvenes, gas y
polvo cósmico.
Galaxia. Fuente: www.fondosescritorio.ne
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1.4 La Vía Láctea. El sistema solar
El Sol y los planetas que dan vueltas a su alrededor forman parte de la Vía Láctea. Esta
galaxia fue llamada así por los romanos: Vía Láctea quiere decir en latín “Camino de
Leche”, aludiendo al color blanquecino de ese conjunto de estrellas.
El Sol es sólo una de estrellas que la forman. Si sumásemos la masa de todas estas
estrellas, sería más de dos billones de veces la masa del Sol.
La Vía Láctea tiene un diámetro de unos 100.000 años luz, y se supone que en su centro se encuentra un agujero negro. Su forma es la de una lente convexa. En su núcleo
tiene una zona central y unos brazos en forma espiral. En la zona central las estrellas
están más agrupadas que en los brazos. En sus límites hay una nube de hidrógeno,
algunas estrellas aisladas y cúmulos estelares.
El Sistema Solar se encuentra en uno de los brazos de la galaxia que es la Vía Láctea.
Se calcula que cada unos 225 millones de años el Sistema Solar da un giro completo
alrededor del centro de la galaxia.
Vía Láctea. Fuente: www.nasa.gov
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1.5 El Sol
El Sol es una estrella de tamaño mediano, situada en uno de los brazos de la espiral de
la Vía Láctea. Junto con los planetas y otros cuerpos que dan vueltas a su alrededor,
forman el “El Sistema Solar”.
Se cree que el sistema solar se creó hace unos 4.650 millones de años, y que es un
sistema que se encuentra en continuo cambio. Según la teoría del científico Laplace,
el origen del Sistema Solar está en una inmensa nube de gas y polvo que se contrajo
por la fuerza de la gravedad y comenzó a girar a gran velocidad, quizás por la explosión de una supernova cercana (una supernova es una explosión estelar crea objetos
muy brillantes). Cuando esto sucedió, la mayor parte de la materia quedó en el centro.
Como la presión era tan elevada, los átomos comenzaron a romperse, soltando energía
y formando una estrella. También se fueron formando algunos remolinos, que poco a
poco recogían más materiales en cada vuelta que daban.
Al mismo tiempo, se fueron produciendo choques entre los millones de objetos de materia que se movían, a veces rompiéndose y otras uniéndose.
Pero hay otras teorías distintas respecto al origen del Sol. Una, llamada de los “protoplanetas”, señala que a partir de una densa nube que dio lugar a grandes estrellas que
se movían lentamente, y a planetas que se movían a gran velocidad. Los planetas habrían sido atraídos posteriormente por estrellas como el Sol.
Otra teoría, llamada “de captura”, señala que el Sol “robó” por la fuerza de la gravedad
materia a una estrella en formación cercana. Como el Sol se habría formado mucho
antes que los planetas, eso explicaría por qué se mueve menos rápidamente que éstos.
La “teoría de la captura” explica que el Sol interactuó con una proto-estrella cercana,
sacando materia de esta. La baja velocidad de rotación del Sol, se explica como debida
a su formación anterior a la de los planetas.
Cada 200 millones de años, el Sol da una vuelta completa alrededor de la Vía Láctea.
Hay ocho planetas que dan vueltas alrededor del Sol, en la misma dirección (visto desde el polo norte del Sol, giran en sentido contrario al de las agujas del reloj), y en órbitas casi circulares. Por orden, son: Mercurio, Venus, la Tierra, Marte, Júpiter, Saturno,
Urano y Neptuno. Plutón, hasta hace poco considerado un planeta, ya no es catalogado
como tal por los astrónomos.
Si sumamos toda la materia del Sistema Solar, el 99,85% se concentra en el Sol, mientras que los planetas tienen un tamaño y masa muy desiguales: Júpiter tiene más del
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doble de masa que los demás planetas juntos.
Pese a la existencia de cuerpos sólidos y gases interplanetarios, la inmensa mayoría del
volumen que ocupa el Sistema Solar está vacío.
Fuera del Sol, la siguiente estrella más próxima a la Tierra es la llamada Alfa Centauro,
situada a 4,3 millones de años-luz.
El Sol tiene “combustible” para seguir luciendo unos 5.000 millones de años más. Cuando deje de actuar como un reactor nuclear, perderá energía, haciéndose más grande
(menos concentrado), llegando a ser lo que en astronomía se llama una “gigante roja”.
En un trillón de años llegará a enfriarse.
El Sol tiene un radio por su centro o ecuador de 695.000 km. (más de 100 veces más
que la Tierra), dando una vuelta sobre su eje cada 25 días (en su ecuador) o hasta 36
(en sus polos), frente a las algo menos de 24 horas que tarda la Tierra en girar sobre su
eje (duración del día terrestre). Para juntar la misma masa que tiene el Sol, serían necesarios 332.830 planetas como la Tierra. También las diferencias de temperatura son
notables: frente a los 15 ºC de media de la Tierra, el Sol tiene en la superficie temperatura de 6.000 ºC, aunque algunas partes sólo alcanzan los 4.000 grados centígrados,
llamándose “machas solares”.
El componente más abundante en el Sol es el hidrógeno (supone algo más del 92% del
total), seguido del Helio (7,8%), Oxígeno, Carbono, Nitrógeno, Neón, Hierro, Silicio y
otros átomos, todos ellos en porcentajes menores al 0,1%.
El núcleo solar es la zona donde se produce la fusión nuclear, debido a la alta temperatura, es decir, el generador de la energía del Sol. En el interior del Sol la temperatura
llega a 15 millones de grados, existiendo una presión altísima, que permite la creación
de reacciones nucleares. En esta reacción, se liberan protones (núcleos de hidrógeno),
que se fusionan o unen en grupos de cuatro para formar partículas alfa (o núcleos de
helio). Como cada partícula alfa pesa menos que los cuatro protones de los que proviene juntos, una parte de la materia de los mismos se ha desintegrado, formando
energía. Los científicos han calculado que un gramo de materia solar sometida a esta
reacción nuclear libera tanta energía como 2,5 millones de litros de gasolina ardiendo.
En el Sol cada segundo que pasa se liberan 5 millones de toneladas de energía pura,
volviéndose así el Sol cada vez se vuelve más ligero. Sin embargo, el Sol también gana
materia, gracias a que atrae por su elevada masa a asteroides y cometas que pasan
dentro del alcance de su zona de atracción. Al ser absorbidos por el Sol, se desintegran,
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produciendo más energía solar.
Los planetas realizan dos movimientos fundamentales: el de rotación y el de translación. El de rotación consiste en que giran sobre sí mismos alrededor del eje. Este movimiento es el que determina cuánto dura un día en dicho planeta. En el caso de la Tierra,
es de aproximadamente 24 horas.
El movimiento de translación es el que realizan en órbitas alrededor del Sol. Cada vuelta completa determina cuánto dura el año del planeta (en el caso del año terrestre, 365
días y 4 horas).
Sol
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1.5.1 Los planetas del Sistema Solar
La forma de los planetas es casi esférica, algo achatada por los polos.
Su composición y tamaño son muy distintos. Venus, la Tierra, Mercurio y Marte y Plutón
son planetas pequeños y rocosos, muy densos. Poseen un lento movimiento de rotación
lento, pocos satélites (o carecen de ellos) y su forma es bastante redonda. Por el contrario, Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno, son de gran tamaño y composición gaseosa
y con hielo, de escasa densidad y velocidad de giro elevada, y provistos de muchos
satélites; están abultados por el ecuador, y poseen anillos.
La distancia al Sol es también muy variable: Plutón está a casi 6 millones de Kilómetros,
Neptuno a cuatro y medio. Por su parte, La Tierra está a unos 150.000 Km., mientras
Mercurio está a apenas 58.000 Km.
Planeta
Distancia al Sol en Km.
Mercurio
57.910.000
Venus
108.200.000
La Tierra
149.600.000
Marte
227.940.000
Júpìter
778.330.000
Saturno
1.429.400.000
Urano
2.870.990.000
Neptuno
4.504.300.000
Hay algunos planetas pequeños y rocosos, con densidad alta, como Mercurio, Venus,
la Tierra, Marte y Plutón (planetoide).
Algunos carecen de lunas: Mercurio y Venus. Otros tienen una, como La Tierra, dos,
Marte, o 3 Plutón (planetoide). Otros tienen numerosas lunas: Júpiter, 63; Saturno, 33;
Urano, 27; y Neptuno, 13.
Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno, los gigantes gaseosos, son enormes y ligeros, hechos de gas y hielo. Estos planetas giran deprisa y tienen muchos satélites, más abultamiento ecuatorial y anillos.
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Estas son otras de las características principales de los planetas del Sistema Solar.
Planeta
Diámetro de su
ecuador (veces el
de la Tierra)
Veces la
masa de la
Tierra
Años de su
traslación
Periodo
de rotación
(días)
Mercurio
0,382
0,06
0,241
58,6
Venus
0,949
0,82
0,615
243
La Tierra
1,00
1,00
1,00
1,00
Marte
0,53
0,11
1,88
1,03
Júpìter
11,2
318
11,86
0,414
Saturno
9,41
95
29,46
0,426
Urano
3,98
14,6
84,01
0,718
Neptuno
3,81
17,2
164,79
0,671
Plutón está situado a 5.913.520.000 Km. del Sol, tardando en recorrer su órbita 248,54
años. Tiene un radio ecuatorial es 1.160 Km., y su tamaño es dos tercios el de la Luna.
Se aleja más del Sol que ninguno de los planetas del Sistema Solar. Invisible a simple
vista, fue descubierto en 1930.
Sistema Solar
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1.6 La Tierra
La Tierra es el quinto planeta en cuanto a tamaño del Sistema Solar, y el tercero en
proximidad al Sol, por detrás de Venus y Mercurio.
Aunque no es el único planeta con atmósfera y agua (condiciones imprescindibles para
que exista vida, al menos tal como la conocemos en la Tierra), es el único que se sepa
que alberga seres vivos. Otras condiciones terrestres favorables a la existencia de vida
son una atmósfera rica en oxígeno, sus moderadas temperatura, la abundancia de agua
en estado líquido, y la existencia de materiales de composición química muy variada.
Su forma, como la de otros planetas, es ligeramente achatada: en el ecuador su diámetro es 21 kilómetros mayor, en el Polo Norte es 10 metros más grueso, y en el Polo
Sur existe un hundimiento de 31 metros.
A la hora de representar la Tierra, los mapas deben hacer frente a un problema: un
mapa es una representación plana de un cuerpo esférico. Para solucionarlo, se divide
la superficie terrestre en secciones llamadas retículos geográficos y se trasladan sobre
un plano por medio de un sistema de coordenadas: las líneas verticales se llaman meridianos y cada una representa un grado de longitud; mientras que las horizontales se
llaman paralelos, y cada una representa un grado de latitud.
Las técnicas destinadas a la elaboración de mapas de la superficie terrestre se denominan cartografía.
La Tierra
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1.6.1 Movimientos de la Tierra
La Tierra está en permanente movimiento. Se mueve girando alrededor del centro de
nuestra galaxia, la Vía Láctea, con las estrellas y planetas que la componen. Pero más
importante que ese movimiento, que apenas tiene consecuencias para nuestra vida, es
el movimiento que realiza alrededor del Sol, que determina el año y las estaciones. La
rotación de la Tierra alrededor de su propio eje provoca el día y la noche.
Cada órbita alrededor del Sol producto de la fuerza de gravedad de dicha estrella respecto al planeta 365 días, 5 horas y 57 minutos, o lo que es lo mismo, 365,2422 días,
periodo al que llamamos “año”. Para hacer más fácil el recuento del tiempo de un año,
se acordó que su duración fuera 365 días, si bien cada 4 años se cuenta uno de 366
días (año bisiesto), añadiendo un día más al mes de febrero.
Durante un año, la Tierra recorre un camino en forma de elipse, con una distancia total
de 930 millones de kilómetros, pasando a una distancia media del Sol de aproximadamente 150 millones de kilómetros. Aunque desde dentro de la Tierra su movimiento
no se note, nuestro planeta se desplaza a una velocidad de 106.093,98 kilómetros por
hora (o, lo que es lo mismo, en un segundo la Tierra recorre más de 29 kilómetros, o
más de 2.500.000 kilómetros en un día).
La órbita terrestre no es homogénea, sino “excentricidad”. Eso provoca que la distancia
entre la Tierra y el Sol cambien a lo largo del año. Por ejemplo, a principios de año, en
enero, la Tierra se encuentra en su punto más cercano al Sol (momento que se llama
“perihelio”, hallándose a 142.700.000 kilómetros), mientras que a principios de julio
llega al punto más alejado al Sol (o “afelio”: 151.800.000 kilómetros). Las estaciones
(la mayor o menor cantidad de calor que recibe la Tierra del Sol) no dependen sin embargo de la distancia al sol, sino de la inclinación de los rayos del Sol, que es máxima
en enero en el Hemisterio Norte (lo que provoca que sea invierno) y en julio en el Hemisferio Sur (momento que coincide con el invierno en dicha mitad de la Tierra).
En 23 horas y 56 minutos la Tierra da una vuelta completa alrededor de sí misma. La
dirección de este giro es Oeste-Este. Este movimiento de rotación provoca que mientras la mitad del globo terrestre está iluminada, la otra permanece oscura.
La Tierra es como un enorme imán. A esta propiedad se le denomina “magnetismo
terrestre”, y es la que hace posible las brújulas. Este comportamiento es debido a que
la Tierra tiene un núcleo de hierro es estado no sólido, que crea un campo magnético,
como si el planeta tuviera un enorme imán en su interior.
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La posición del polo magnético no coincide exactamente con la del polo geográfico (es
decir, el punto que se encuentra en el lugar más alejado de uno del ecuador), lo que
provoca que en las proximidades de ambos polos las brújulas no sirvan para orientar
con total precisión. Además, las posiciones de los polos magnéticos no son constantes:
el campo magnético de la Tierra tiene tendencia a trasladarse hacia el Oeste a razón
de 19 a 24 Km. cada año.
Movimientos de la tierra. Fuente: www.doslourdes.net
1.6.2 Características de la Tierra
Vista desde el espacio exterior, la Tierra presenta un aspecto azulado, por lo que ha sido
denominado “El Planeta Azul”. Este color predominante es debido al predominio de los
océanos y a los tonos de los gases de la atmósfera.
La Tierra consta de tres capas: corteza, hidrosfera, atmósfera.
La hidrosfera es el conjunto del agua que hay en la superficie de la Tierra: océanos,
mares, lagos, pantanos, ríos, glaciares, polos... La hidrosfera se creó en un momento
inicial de la evolución terrestre, a partir del vapor producido por erupciones volcánicas
(que, por entonces, eran muy frecuentes). El vapor soltado por los volcanes formó nubes, que provocaron lluvias torrenciales al enfriarse el vapor durante millones de años.
La mayor parte del agua está en los océanos, que ocupan prácticamente tres cuartas
partes de la superficie de la Tierra. La proporción entre océanos y mares y tierra firme
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no es igual en ambos hemisferios: en el hemisferio norte, las aguas ocupan unos 154
millones de kilómetros cuadrados, mientras que las tierras emergidas llenan 100 millones de kilómetros cuadrados; mientras que en el hemisferio sur las aguas en superficie
ocupan 206 millones de kilómetros cuadrados, en tanto que la tierra firme llena 48
millones de kilómetros cuadrados. Esto explica que el clima sea muy distinto en ambas
mitades del planeta.
El volumen total de agua de la Tierra asciende a aproximadamente 1.400 millones de
Km. cúbicos de agua. La gran mayoría es agua salada, el 96,5%, y sólo una mínima
parte (el 3,5 % es agua dulce) Además, del agua dulce una gran mayoría se encuentra
en los polos, en estado sólido (hielo). El agua juega un papel fundamental en la vida del
planeta, no sólo porque resulta imprescindible para todos los seres vivos, sino porque
actúa como un regulador de las temperaturas, haciendo más pequeños los cambios que
se producirían entre el día y la noche, o entre estaciones.
1.6.3. La atmósfera terrestre
La atmósfera de la Tierra ha experimentado grandes cambios desde el momento de formación del planeta hasta la actualidad. Tras la formación de la Tierra era muy frecuente
e intensa la actividad de los volcanes, que liberaban grandes cantidades de vapor de
agua. Al llover torrencialmente, se crearon mares y océanos. Se considera que la vida
surgió allí: poco a poco se formaron seres cada vez más complejos, surgiendo las primeras algas, que transformaron como parte de su metabolismo el dióxido de carbono
del aire en oxígeno. Este proceso, ocurrido lentamente a lo largo de millones de años,
cambió la primitiva atmósfera en otra de composición parecida a la actual.
La atmósfera presenta distintas capas (en función de la composición y propiedades del
aire): troposfera, estratosfera, mesosfera, termosfera, exosfera y magnetosfera. En
su conjunto, la atmósfera desempeña un importante papel para asegurar la vida en
el planeta: hace que la temperatura sea relativamente estable, protege del choque de
distintos cuerpos que provienen del espacio (la mayoría de los cuales se desintegran
total o parcialmente antes de alcanzar el suelo).
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Atmosfera Terrestre
1.6.4 Composición de la Tierra
Aunque externamente la Tierra presenta una corteza sólida, no es así en el interior del
planeta. Podemos distinguir tres grandes zonas: corteza, manto y núcleo.
La corteza terrestre es una capa que tiene un grosor variable: como máximo, alcanza
aproximadamente 75 Km. (bajo la cordillera del Himalaya), y como mínimo tiene 7 Km.
en la mayor parte de las zonas profundas de los océanos. Por otra parte, la composición
de la corteza continental es diferente de la de la corteza oceánica.
La capa más superficial está compuesta por rocas que se formaron hasta hace 3 800
millones de años. Por debajo de las mismas hay rocas duras de tipo granítico y basáltico, formadas al enfriarse el magma. En cambio, la corteza oceánica es joven en su
totalidad, con una edad máxima de 180 millones de años, dado que se va renovando
con más velocidad. La corteza oceánica se origina al enfriarse el magma provinente del
manto superior.
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1.6.5 Husos horarios y cambio de horas
Un meridiano es un círculo máximo que pasa por los polos. Todos los puntos que se
encuentran en un mismo meridiano tienen la misma hora solar (es decir, ven el Sol en
el cénit o punto más alto de su recorriendo aparente en mismo momento, al que se
denomina “mediodía”, que se da cuando la sombra proyectada por un objeto vertical es
de menor longitud. Éste es el llamado mediodía solar local o verdadero.
A partir de este momento se puede determinar la hora local. En nuestros días, dada la
gran interrelación existente entre los distintos puntos del planeta, adoptar la hora local
no resulta enteramente práctico, porque de estar establecida haría que en cada país,
por pequeño que fuera, hubiera una multitud de horarios diferentes. Por ello se “redondea” la hora para espacios más amplios, denominándose a esos espacios “hora oficial”.
Para su determinación es un meridiano lo que se toma como referencia. La hora local
de ese meridiano se hace extensiva a todo el territorio que se considere.
En 1884 se acordó en el Congreso Internacional sobre la hora mundial celebrado en
Washington tomar como meridiano de referencia el que pasa por el observatorio de
Greenwich (situado cerca de Londres), trazándose a partir de él 24 zonas, a las que se
denomina “husos horarios” (y que, dado que la Tierra, como esfera, tiene 360º, resultan dispuestos cada 15º). Para cada huso horario se toma como meridiano de referencia el que pasa por su centro, de forma que las zonas horarias de todo el mundo se diferencian respecto a la hora del meridiano de Greenwich en un número entero de horas.
Como la Tierra rota o gira de Oeste a Este, los husos dispuestos hacia el E o derecha
de Greenwich tienen horas “adelantadas” (+) respecto a la hora GMT. –o del Meridiano
Terrestre de Greenwich–, mientras que hacia occidente las horas están atrasadas (–)
La hora oficial de los países se adapta a los husos horarios adecuando las fronteras a la
hora del uso, aunque lo supere en alguna zona. De este modo casi todos los países del
mundo tienen horas que difieren de la de Greenwich.
Como excepción, cuando la diferencia en un país es excesiva, se adoptan franjas horarias (ajustando, en este caso, los husos horarios a los límites de cada Estado federal, o
región o provincia).
Por otra parte, existe una línea de cambio internacional de fecha, acordada internacionalmente, que coincide aproximadamente con el meridiano 180º, pero que se desvía
algo hacia el E y hacia el O para evitar las zonas terrestres del Océano Pacífico (por
tanto, para no dejar un país “dividido” entre dos días). El cruzar la línea de cmabio de
fecha implica la repetición de un día cuando se viaja hacia el este y la pérdida de un día
si se viaja hacia el oeste. Esto se compensa por el cmabio de tiempo acumulado de 1
hora cada 15º de longitud.
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Para resolver los problemas de cambio de hora o de cálculo de latitud, es preciso tener
en cuanta las siguientes equivalencias:
1 hora=15º de latitud. Fuente: upload.wikimedia.org
1.7 La Luna. Satélite de la Tierra
La Luna es el único satélite natural de la Tierra. Su diámetro es aproximadamente una
cuarta parte que el de nuestro planeta (3.476 Km.), con una masa 81 veces inferior
(debido a que es un astro mucho menos denso, tres quintas partes menos que la Tierra). En consecuencia, la gravedad es apenas una sexta parte que la terrestre, como se
aprecia al observar los movimientos de los astronautas sobre su superficie.
Da vueltas a la Tierra desde una distancia media de 384.403 Km., moviéndose a una
velocidad aproximada a 3.700 kilómetros por hora. Da una vuelta completa a la Tierra
cada aproximadamente 27,4 días. Dado que emplea el mismo tiempo en dar una vuelta
sobre su eje que en dar una vuelta alrededor de la Tierra, siempre muestra la misma
cara.
Hay distintas teorías sobre la formación de la Luna. Una señala que se trata de un as-
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tro que, al pasar cerca de la Tierra, fue capturado en órbita. Otra posibilidad es que la
Tierra y la Luna surgiesen de la misma masa de materia que giraba alrededor del Sol.
También se piensa que la luna pudo formarse a partir de un trozo de la Tierra que se
desprendió de la misma por la fuerza centrífuga, tal vez a raíz de un choque con un
gran cuerpo del espacio. Por último, algunos científicos piensan que pudo formarse con
los materiales que soltaban los gigantescos volcanes que se crearon al inicio de la formación de la Tierra.
Según la posición relativa del Sol, la Tierra y la Luna, ésta se ve iluminada en una mayor o menor porción. Se habla de “Luna Nueva” o novilunio si la Luna está entre la Tierra y el Sol y por lo tanto no la vemos iluminada. Durante el Cuarto Creciente, la Luna,
la Tierra y el Sol están en ángulo recto, viéndose la mitad de la Luna, en su período de
crecimiento. La llamada “Luna Llena” o plenilunio se produce cuando la Tierra se ubica
entre el Sol y la Luna; viéndose completa. Por último, durante el “Cuarto Menguante”
la Tierra, Sol y Luna vuelven a formar ángulo recto, por lo que se puede observar en el
cielo la otra mitad de la Luna.
La Luna
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1.7.1 Eclipses
Los eclipses son el oscurecimiento de un cuerpo celeste cuando otro se interpone en
nuestra visión. Un tipo es el eclipses de Sol, que consisten en el oscurecimiento del Sol
visto desde la Tierra, a causa de la sombra de la Luna. El eclipse de Sol se produce solamente sobre una pequeña franja de la tierra, dado que la Luna, de menor tamaño, no
oculta completamente al Sol para la toda la Tierra. Otro tipo son los eclipses de Luna,
oscurecimiento de la Luna vista desde la Tierra, dado que ésta se sitúa en la zona de
sombra que se proyecta desde la Tierra.
Eclipse. Fuente: superinteresante.files.wordpress.com
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1.8 La esfera celeste
La esfera celeste es una esfera imaginaria en cuyo centro estaría el globo terrestre, y
en la cual aparentemente se mueven los astros. Los astrónomos utilizan esta esfera
imaginaria para poder situar la posición de otros astros.
Las estrellas que se pueden observar forman algunas figuras a las que se da el nombre
de “constelaciones”. Hay 88 grupos de estrellas que aparecen en la esfera celeste y han
sido comparadas y toman su nombre de figuras religiosas o mitológicas, animales u
objetos. Ya los sumerios dieron su nombre a la constelación Acuario, en honor a su dios
An, que derrama el agua de la inmortalidad sobre la Tierra.
Los griegos Homero y Hesíodo mencionaron las constelaciones, y el astrónomo y matemático griego Tolomeo describió 48 constelaciones.
En 1930 la Unión Astronómica Internacional fijó los nombres de las actuales constelaciones.
Además, para nombrar las aproximadamente 1.300 estrellas brillantes, se utiliza el
nombre de las constelaciones, poniendo antes una letra griega: así, la famosa estrella
Algol, en la constelación Perseo, es llamada Beta Persei.
1.9 Puntos cardinales
El ecuador es el círculo máximo imaginario, situado a la misma distancia de ambos
polos, que divide la Tierra en dos mitades o hemisferios: el hemisferio norte y el hemisferio sur. A partir del ecuador, se miden las latitudes hacia el norte y hacia el sur
en grados, hasta llegar a 90° (que es la latitud a la que se encuentran los polos). En
cualquier punto del ecuador, la latitud es 0 grados. La porción que está por encima de
dicha línea se denomina latitud Norte, y la que está por debajo latitud Sur. Para localizar
un punto con precisión, se divide el hemisferio Norte en grados (de 0 a 180º), al igual
que el hemisferio Sur.
Por otra parte, el meridiano de Greenwich es la semicircunferencia imaginaria que une
los polos y pasa por una zona de Londres, Greenwich, en la que existió un antiguo observatorio astronómico. En 1882 se acordó que a esa línea se le considerase el origen
de los demás meridianos o líneas de división del planeta que lo recorren pasando por
ambos polos: a partir de esta línea, se divide el globo terrestre en grados de longitud,
de 0 a 180. A la derecha de dicha línea, se considera longitud Este, y a la izquierda
longitud Oeste.
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Puntos cardinales
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